朝华夕拾

机械钟表的历史进程

国古代使用圭表计日期,再用日晷与漏壶的组合来确定时间。圭表一般八尺,或更高,一般比人高。立着的是表,地上平置的是圭,两者相互垂直。圭置于表的正南方,每日正午时可以观察表影在圭面上的投影。圭面上有尺度,就可以根据投影长度来计算日期。所以,中国早期的历法都是通过圭表来制定的。

具体看时间的装置则是漏壶。漏壶多为铜制,所以又叫铜壶滴漏。它用水滴,上面插一把尺,观察者看水面降到什么程度,从而读出时间。一般只用一级漏壶,但由于水的数量变化,压力随之变化,水面降低并非匀速,所以会有误差。为解决这个问题,高级一些的漏壶采用多级漏壶,即四个漏壶层层放置,经过四个漏壶的平均,看最后一个漏壶的刻度,就可以比较准确地读出时间。用多层传输装置来“平均”传输的输出,现代机械钟表用多层齿轮传动也是同样道理。

漏壶还需要一个起始时间,比如日落,比如正午,都可以。日晷也可以有效帮助校准时间。现存最早日晷是内蒙古发现的托克托日晷,这也是唯一的汉代日晷。日晷的作用是有效记录日出和日落位置,然后能计算出它的夹角,从而确定日期,帮助校准时间。

在中国近代之前,时间并不是很重要,日期对于农时、赶集之类比较重要。在有机械钟表之前,大家对精确时间的感觉很模糊。司徒琳主编的《世界时间与东亚时间中的明清变迁》指出了中国人时间感知的“明清变迁”。画家吴历有一首诗。“红荔枝头月又西,起看风露眼犹迷。灯前此地非书馆,但听钟声不听鸡。”这是他在澳门刚刚接触到西方钟表时的感触。而故宫里第一个钟,据说是1602年利玛窦送给万历皇帝的。

西方机械钟表的大致历史是:1480-1511年,德国纽伦堡工匠制作出第一只怀表,蛋型,又被称为“纽伦堡蛋”,被广泛模仿。1485年,达芬奇画出了有钟摆的钟的草图,成为钟的原型,所以学者推断早期意大利的机械钟比较发达。而1517年10月,马丁路德在威登堡贴出“九十五条论纲”,引发宗教改革,随后是三十年战争,也对欧洲钟表业造成巨大冲击。

在1540年左右,加尔文来到日内瓦,将日内瓦变成新教中心。大量制表匠人逃离德国,随大流来到英国、法国、瑞士,相当一批就集中在了日内瓦。日内瓦此前只有珠宝传统,并无制表传统。因为新教反对奢侈珠宝,表就成为可以容纳奢侈珠宝的替代品,所以日内瓦促进了新教发展,同时也促进了钟表的发展。

1582年,伽利略制成重力摆。但要到1657年,惠更斯才将其运用到钟上,制成比较准确的机械钟。同时,惠更斯也发明了游丝这种技术,从而能制作精确的表。利玛窦1602年送给万历的肯定不是使用重力摆的机械钟,记时不可能准确。吴历大约50岁左右到澳门,即1680年左右(他本来是要随柏应理回欧洲的,但因为年纪太大没有成行,柏只带了年轻的沈福宗走,沈福宗以及后来的黄嘉略是当时对欧洲影响很大的两个中国人),吴历听到的应该是有钟摆的机械钟了。

机械钟的快速发展时期是18世纪初,即钟表匠哈里森试图制造精确海钟来帮助海船测定经度,但一直被几代皇家天文台台长打压,可参见《经度》一书。哈里森精心研制的几代海钟越来越精确,最终在库克船长第二次远洋中经受考验,得到了认同。1760年之后,海钟的发展和传播速度很快,1800年以后,所有船上都有很多只精确的钟和表了。如上海大英博物馆展览所展示达尔文乘坐小猎犬号上所用钟即是一例,小猎犬号1831年出海,当时海钟技术已极为成熟。

机械钟表可分为四大部件,动力、传输、精准释力装置以及测量显示装置,核心是擒纵器,即阻止、释放擒纵齿轮的装置,中国早有发明,但并未用于钟表。而最早的机械钟表中就有擒纵器。而惠更斯1657年发明的游丝,极大地精确化了擒纵器的控制能力,使得钟表一天的误差可以缩短到几秒。而现代叉的发明大约在1715年。同时,18世纪初,钟表匠开始使用宝石、钻石作为擒纵器的部件,减少磨损。1725年,现代意义上的轻巧的叉式擒纵器基本成型。这种擒纵器被广泛运用在各种瑞士钟表中,现在经典的擒纵器又被称作瑞士叉式擒纵器。

1760年以后,钟表的发展开始加速。钟的问题解决了,表也在快速发展,随着珐琅装饰被用于表壳,表的外观越来越炫。江诗丹顿,宝玑都是这个阶段的著名表匠。宝玑的发明颇多,如碟形弹簧等都是他的杰作。出生于瑞士、发达于巴黎的宝玑极受路易十六等皇室成员的喜欢,他在大革命期间第一个完成了陀飞轮的制作,即使得游丝也可以自转,从而有效抵消了重力带来的细微误差,使得表的精度达到一个新高度。

到19世纪中期,翡丽百达公司刚刚成立,而此时瑞士表已统治世界,腕表也开始普及。1884年,格里尼治天文台的本初子午线终于为全世界所接受,法国纵有不满也无可奈何。哈密尔顿、卡地亚、欧米茄等都在19世纪末20世纪初陆续成立。以后机械表的发展极为迅猛,但主要都是商业推动了。

而故宫的钟表馆收藏钟表1500余件,应是中国收藏古代钟表最多之处,其中尤其以英国钟表为大宗,也有一些是广州制造,西人无法如此了解中国人偏好,审美也大有不同,所以广州制造钟表与西方制造钟表的区别非常突出。还有一些钟表还将钟表与传统的天球仪、西洋水法等结合在一起,演变出很多奇怪技巧,例如“热气球钟”,“洋人变戏法钟”等。其中还有一个英国钟是专为中国定制,准点时会出来一个洋人,单膝跪地在面前书写“八方向化,九土来王”几个汉字,据说极得乾隆皇帝的欢喜。■

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